Monografia - Materiales Ceramicos

MATERIALES CERAMICOS 1
“AÑO DE DIALOGO Y LA RECONCILICACIÓN
NACIONAL”
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
MONOGRAFÍA
MATERIALES CERAMICOS, PROCESOS DE OBTENCIÓN Y

APLICACIONES.
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AUTORES
 HERNANDEZ LOPEZ, DAVID

 HERRERA RUJEL, DAVID
 JUAREZ PALACIOS GRECIA
 MENDOZA VIDAL, ALEXANDER
 MIRANDA GUERRA, KEVIN
 PINGO AMAYA JOCELYN
 TOCTO JULCA MELANY
TUTOR
o EVELYN MANRIQUE JACINTO

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PIURA – PERÚ
2018
INDICE
INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................3
CAPITULO I MATERIALES CERAMICOS .............................................................. 4
1.1 DEFINICIÓN ................................................................................................... 4
1.2 PROPIEDADES GENERALES EN LOS CERÁMICOS ............................... 4
1.3 CLASIFICACIÓN ............................................................................................ 5
1.3.1 Según su tratamiento ....................................................................................... 5
1.3.1.1 Materiales cerámicos porosos o gruesos. ................................................. 5
1.3.1.2 Materiales cerámicos impermeables o finos:............................................ 6
1.3.2 Según su estructura .......................................................................................... 7
1.3.2.1 Cristalinos ................................................................................................. 7
1.3.2.2 No cristalinos ............................................................................................ 8
1.3.3 Materiales cerámicos especiales ...................................................................... 9
CAPITULO II PROCESOS DE OBTENCIÓN ......................................................... 10
2.1 PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES CERÁMICOS ........................... 10
2.1.1. EXTRACCIÓN DE MATERIA PRIMA ..................................................... 10
2.1.2. PREPARACIÓN DE LA PASTA ................................................................ 10
2.1.3. MEZCLADO Y AMASADO ....................................................................... 11
2.1.4. MOLDEADO ............................................................................................... 12
2.1.4.1. Moldeados en seco................................................................................. 12
2.1.4.2. Moldeado en húmedo ............................................................................ 12
2.1.5. TRATAMIENTO TÉRMICO ...................................................................... 13
2.1.5.1. SECADO: .............................................................................................. 13
2.1.5.2. COCCIÓN: ............................................................................................ 14
CAPÍTULO III APLICACIONES ...............................................................................16
3.1. REFRACTORIOS ............................................................................................... 16
3.2. CEMENTOS........................................................................................................ 17
3.3. ABRASIVOS ...................................................................................................... 17
3.4. OPTICAS ............................................................................................................ 18
3.5. ODONTOLOGÍA ................................................................................................ 18
3.6. INGENIERÍA AERONÁUTICA: ....................................................................... 18
CONCLUSION ..............................................................................................................19
BIBLIOGRAFÍA ...........................................................................................................20
ANEXOS ........................................................................................................................ 21
INTRODUCCIÓN
Cuando hablamos de materiales cerámicos, nos referimos a aquellos compuestos

químicos que desde el punto de vista mecánico se caracterizan porque son duras y ligeras,
pero frágiles, y están constituidos por metales y no metales, que incluyen minerales de
arcilla, cementos y vidrios. Por ende podemos decir que están compuestos por al menos
dos elementos, por lo tanto su estructura es más compleja que la de los metales.
El término “cerámica” proviene de la palabra griega “keramikos”, que significa

“cosa quemada”, indicando de esta manera que las propiedades deseables de estos
materiales generalmente se alcanzan después de un tratamiento térmico a alta temperatura
que se denomina cocción.
Las cerámicas se pueden presentar en forma vítrea, monocristalina,
policristalina o combinaciones de algunas de ellas.
Si bien las cerámicas tradicionales (ladrillos, porcelana, etc.) representan la mayor parte
de la producción de materiales cerámicos, ocurre que se han desarrollado nuevos
materiales cerámicos, denominados “cerámicas avanzadas”, que han encontrado un lugar
prominente en nuestra tecnología avanzada. En particular, las propiedades eléctricas,
magnéticas y ópticas, así como la combinación de estas propiedades únicas de las
cerámicas han sido explotadas en muchas aplicaciones; pueden ser utilizadas en motores
de combustión interna y en turbinas, como placas para blindajes, en el empaquetamiento
electrónico, como herramientas de corte, así como en la conversión, almacenamiento y
generación de energía.
También debemos conocer que estos materiales tienen dos características importantes,
por un lado, su capacidad de resistir al calor y por otro, su resistencia al ataque químico
que son debidas sustancialmente a la fortaleza del enlace entre sus átomos que les confiere
un alto punto de fusión, dureza y rigidez.
CAPITULO I MATERIALES CERAMICOS

1.1 DEFINICIÓN
“Un material cerámico es aquel constituido por sólidos inorgánicos metálicos o no
metálicos que ha sido fabricado mediante tratamiento térmico.” (Wikipedia, s.f.)
Por lo tanto se entiende por materiales cerámicos al producto de diversas materias

primas, principalmente de arcilla, otros materiales son incorporados de manera natural o
artificial, durante el proceso de elaboración, provocando un cambio en las propiedades
fundamentales de la arcilla, convirtiéndola en mezclas versátiles de diversas calidades.
Fabricados principalmente en forma de polvo o pasta (para el fácil manejo a la hora de
elaborarla) y que al someterlo a cocción sufre procesos físico-químicos por los que
adquiere consistencia.
Estos materiales presentan una estructura atómica formada por enlaces híbridos
iónico-covalentes que posibilitan una gran estabilidad de sus electrones y les confieren
propiedades específicas como la dureza, la rigidez y un elevado punto de fusión. Sin
embargo, su estructura reticular tiene menos electrones libres que la de los metales, por
lo que resultan menos elásticos y tenaces que éstos.
1.2 PROPIEDADES GENERALES EN LOS CERÁMICOS

Aun cuando las propiedades de estos materiales, depende en gran medida de su
estructura, normalmente comparten las siguientes propiedades: (Jacomino, s.f.)
 Una característica fundamental es que pueden fabricarse en formas con
dimensiones determinadas
 Estructura cristalina. No obstante, también hay materiales que no poseen esta
estructura o la tienen solo en ciertos sectores.
 Tienen una densidad aproximada de 2g/cm3.
 Se trata de materiales con propiedades aislantes de electricidad y de calor.
 Tienen un coeficiente de dilatación bajo.

 Tienen un punto de fusión alto.
 Por lo general son impermeables.
 Nos son combustibles ni oxidables.
 Son resistentes a la compresión, al desgaste y a la corrosión.
 Tienen heladicidad, capacidad del mismo para resistir ciclos sucesivos de
congelamiento / descongelamiento al estar totalmente impregnado con agua.
 Poseen estabilidad química.
 Requieren cierta porosidad.
 Su gran dureza los hace un material ampliamente utilizado como abrasivo y como
puntas cortantes de herramientas.
1.3 CLASIFICACIÓN
1.3.1 Según su tratamiento
Dependiendo de la naturaleza y tratamiento de las materias primas y del proceso
de cocción, se distinguen dos grandes grupos de materiales cerámicos: las cerámicas
gruesas y las cerámicas finas. (Paralieu, 2014)
1.3.1.1 Materiales cerámicos porosos o gruesos.

No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo con la arena
debido a que la temperatura del horno es baja. Su fractura (al romperse) es terrosa,
siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:
 Arcilla cocida: Es de la más abundante, de color rojiza debido a la presencia

de óxido de hierro. Cuando esta cocida, se compone de aluminato y silicato.
Es la menos procesada de todas, la temperatura de cocción es entre unos
700ºC y 1000°C; si se llegara a fracturar el resultado es una tierra rojiza.
Es permeable a los gases, líquidos y grasas. A veces, la pieza se recubre con
esmalte de color blanco (óxido de estaño) y se denomina loza estannífera.
Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.

(Véase en imagen 1)
 Loza italiana: Se fabrica con arcilla entre amarilla-rojiza mezclada con

arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción
ronda los1000ºC. Se emplea para fabricar vajillas baratas, adornos, tiestos....
 Loza inglesa: Fabricada de arcilla arenosa a la cual se le ha eliminado el

óxido de hierro y se le ha añadido sílex, yeso, feldespato (bajando el punto de
fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. Se emplea
para vajilla y objetos de decoración.
La cocción se realiza en dos fases:

1. Se cuece a unos 1100ºC. tras lo cual se saca del horno y se recubre
con esmalte.
2. Se introduce de nuevo en el horno a la misma temperatura
 Refractarios
Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio,

berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los 1.600 °C,
seguidos de enfriamientos muy lentos para evitar agrietamientos y tensiones
internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta
3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son: ladrillos refractarios (que deben
soportar altas temperaturas en los hornos) y electrocerámicas (usados en
automoción, aviación)
1.3.1.2 Materiales cerámicos impermeables o finos:

“Son los que se someten a temperaturas suficientemente altas como para vitrificar
completamente la arena de cuarzo. Así, se obtienen productos impermeables y
más duros”.
Los más importantes son:
 Gres cerámico común
Obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos

1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos y paredes.
 Gres cerámico fino

Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le

añade un fundente (feldespato) para bajar el punto de fusión. Más tarde se
introducen en un horno a unos 1.300 °C. Cuando está a punto de finalizar la
cocción, se impregnan los objetos de sal marina que reacciona con la arcilla
formando una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere
al gres su vidriado característico. Se emplea para vajillas, azulejos...
 Porcelana
Obtenido a partir de una arcilla muy pura, caolín, mezclada con fundente
(feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Su cocción se realiza en dos
fases: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y, tras aplicarle un
esmalte otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1.800 °C. Teniendo
multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, tazas de café,
etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.).
1.3.2 Según su estructura

Se presentan en las más variadas formas; de estructuras muy simples a las más
complejas mezclas de fases. Su abundancia en la naturaleza y las diferencias que
presentan en sus propiedades respecto a las de los metales los convierte en materiales
sumamente importantes. (Paralieu, 2014)
1.3.2.1 Cristalinos
Un gran número de materiales cerámicos poseen estructuras típicas como la
estructura del NaCl, de blenda (ZnS) y de fluorita (CaF2). Sin embargo la mayoría
de los cerámicos tienen estructuras cristalinas más complicadas y variadas. Entre
estas estructuras podríamos destacar las más importantes como son:
 Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de

bario y oxigeno forman una celda unidad cúbica centrada en las caras con
los iones bario en los vértices de la celda unidad, y los iones oxido en el
centro de las caras, el ión titanio se situará en el centro de la celda unidad
coordinado a seis iones oxígeno. (Véase en imagen 2)
 Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura hexagonal

compacta; sin embargo, a cada celda unidad están asociados 12 iones de
metal y 18 de oxígeno. (Véase en imagen 3)
 Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un

retículo cúbico centrado en las caras y los iones metálicos ocupan las
posiciones tetraédricas u octaédricas dependiendo del tipo de espinela en
particular.
 Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.

Hay dos características de los iones que componen los materiales cerámicos cristalinos
que determinan la estructura cristalina:
 El valor de la carga eléctrica de los iones componentes.

El cristal debe ser eléctricamente neutro; es decir debe haber igual número
de cargas positivas (de los cationes) que de cargas negativas (de los
aniones). La fórmula química de un compuesto indica la proporción que
debe haber entre cationes y aniones para que se mantenga la neutralidad.
 Los tamaños relativos de los cationes y aniones.

Comprende el tamaño de los radios iónicos de los cationes y aniones RC y
RA. Puesto que los elementos proporcionan electrones al ser ionizados los
cationes son generalmente menores que los aniones por lo tanto: RC/RA es
menor que uno. Cada catión de rodeará de tantos aniones vecinos más
próximos como le sea posible. Los aniones también se rodearán del máximo
número de cationes posibles como vecinos más próximos.
Las estructuras cristalinas se vuelven más estables mientras mayor sea el
número de aniones que rodean al catión central.
1.3.2.2 No cristalinos
Los átomos se acomodan en conjuntos irregulares y aleatorios. Los sólidos no
cristalinos con una composición comparable a la de las cerámicas cristalinas se
denominan vidrios. La mayor parte de los vidrios que se comercializan son
silicatos.
Se obtienen también a partir del sílice pero, en este caso, el proceso de

enfriamiento es rápido, lo que impide el proceso de cristalización. El sólido es
amorfo, ya que los átomos no se ordenan de ningún modo preestablecido.
Las estructuras vítreas se producen al unirse los tetraedros de sílice y otros grupos
iónicos, para producir una estructura reticular no cristalina, pero sólida. (Véase en
imagen 6)
1.3.3 Materiales cerámicos especiales

Los materiales cerámicos son resistentes y duros pero también son frágiles, por lo
que se han desarrollado materiales híbridos o compuestos con una matriz de fibra de
vidrio o de polímero plástico.
Para desarrollar estos híbridos se pueden usar materiales cerámicos. Se trata de materiales
compuestos de dióxido de silicio, óxido de aluminio y algunos metales como el cobalto,
el cromo y el hierro.
En la elaboración de estos híbridos se emplean dos técnicas:
 El sintetizado, es la técnica en la que se compactan los polvos metálicos.

 El fritado, con esta técnica se logra la aleación mediante la compresión del
polvo metálico junto al material cerámico en un horno eléctrico.
En esta categoría entran los llamados cerámicos de matriz compuesta

(CMC). Entre estos se pueden enumerar:
– Carburos: Como los de tungsteno, de titanio, de silicio, de cromo, de boro o

el carburo de silicio reforzado con carbono.
– Nitruros: Como el de silicio, de titanio, el oxinitruro cerámico o el sialon.
– Óxidos cerámicos: Como la alúmina y la zirconia.
– Electrocerámica: Son materiales cerámicos con propiedades eléctricas o

magnéticas.
CAPITULO II PROCESOS DE OBTENCIÓN

2.1 PROCESAMIENTO DE LOS MATERIALES CERÁMICOS
La mayoría de los productos cerámicos tradicionales y avanzados son
manufacturados compactando polvos o partículas, en las formas adecuadas, que se
calientan posteriormente a temperaturas suficientemente elevadas para enlazar las
partículas entre sí. Las etapas básicas para el procesado de cerámicas por aglomeración
de partículas son: (Véase en imagen 7)
2.1.1. EXTRACCIÓN DE MATERIA PRIMA

La extracción de arcillas se realiza en canteras y bajo estrictos controles de
seguridad y respeto medioambiental. Una vez explotadas las canteras, estas se regeneran
para diferentes usos, preferentemente agrícolas. Las canteras de arcilla suelen estar
cerca de las fábricas, son explotaciones a cielo abierto y la extracción se realiza por
medios mecánicos. (Tecnocarmen22, s.f.)
2.1.2. PREPARACIÓN DE LA PASTA

La arcilla extraída en las canteras hay que convertirla en una masa adecuada para
la operación de moldeo en forma de ladrillos, tejas, tubos, bloques. Para proceder al
moldeo tiene que cumplir ciertas condiciones:
-Depuración: Es indispensable que la pasta no tenga guijarros, módulos de cal,

sales solubles que puedan producir perturbaciones en los tratamientos posteriores.
-Estado de división: Reducción de pequeños fragmentos.
-Homogeneidad de la pasta: Las distintas clases de arcillas y desengrasantes han

de mezclarse íntimamente.
-La cantidad de agua: Será la elegida según el método de moldeo empleado.

Para que las pastas reúnan las condiciones necesarias de trabajabilidad y calidad,
se les puede someter a uno o varios de los siguientes procesos:
-Meteorización: Consiste en someter a las arcillas a la acción de los elementos

atmosféricos. Se dispone en capas de pequeño espesor adicionando en esta fase
los desengrasantes. La meteorización mejora las condiciones del moldeo. El agua
disuelve y elimina las sales solubles y la helada desintegra los terrones.
-Maduración: Consiste en un reposo. Se realiza en naves y tiene por objeto la

repartición de la humedad.
-Podrido: Consiste en conservar la pasta en naves frías, sin circulación de aire

con poca luz, procurando que la arcilla tenga una humedad constante. Este proceso
produce una fermentación que aumenta la plasticidad y reduce la tendencia al
agrietamiento y el alabeo.
-Levigación: Colocación en balsas de las arcillas donde se deslíen en agua para

que sedimenten los componentes de mayor densidad eliminando la cal.
-Tamizado: Aumenta el valor cerámico. Se eliminan partículas sueltas e

impurezas. Suele usarse una criba rotativa o tromel (Cilindro de paredes de chapa
con perforaciones; entra el material por un extremo y sale por el otro como
consecuencia del giro y la inclinación)
-Preparación mecánica: Maquinas que hacen la preparación de la pasta con

menor costo y mayor rapidez.
2.1.3. MEZCLADO Y AMASADO

Consiste en conseguir una perfecta homogeneización de la materia prima, es decir,
de las diversas arcillas que se vayan a utilizar, de estas con los desgrasantes y de todos
estos elementos solidos con el agua. Para ellos disponemos de diversas maquinarias:
-Mezcladoras – amasadoras, amasadoras de doble eje, raspadores, molino de

rulos, laminadores.
2.1.4. MOLDEADO
2.1.4.1. Moldeados en seco
 Prensado en seco. Consiste en compactar polvos secos o ligeramente
húmedos a una presión lo suficientemente alta como para formar un artículo
relativamente denso y resistente que se pueda manejar. La pasta líquida se
seca por atomización. La mezcla se da forma a alta presión en una matriz de
acero.
En general se emplean dos tipos de prensa, la hidráulica y la mecánica. Es

importante que la pieza se prense, de manera que adquiera una densidad lo
más homogénea posible, de lo contrario se corre el peligro de que se alabe o
que se contraiga irregularmente al cocerla. Cuanto mejor fluya la mezcla
durante el prensado, más fácil será conseguir una densidad uniforme.
El prensado por ambos extremos confiere mayor homogeneidad que la que
se conseguiría si solo se actuara por arriba. Con la lubricación de las
paredes se acaba de perfeccionar la operación.
Este método se usa con frecuencia para fabricar materiales refractarios,

componentes cerámicos electrónicos y algunas baldosas, las cuales
actualmente se pueden fabricar con mayores tamaños. (Véase en imagen 7)
2.1.4.2. Moldeado en húmedo
 Moldeo en barbotina o colado: En un molde de escayola (yeso) se vierte

una mezcla de arcilla y agua llamada barbotina; el molde absorbe el agua de
la pasta, que forma una capa delgada en su cara interna. Cuando el depósito
de arcilla es lo suficientemente grueso como para formar las paredes del
recipiente, se vacía el resto de la barbotina, manteniendo la pieza húmeda
en el interior del molde hasta que se seque y contraiga lo suficiente
para poder extraerla del mismo. Las piezas pueden alcanzar un 9% de
humedad, necesitando un secado previo a la cocción. El molde se construye
de forma que sea desmontable. Con este proceso se fabrican los sanitarios.
 Moldeo por presión: pasta líquida a presión para aumentar la velocidad de

formación de las piezas. No se utilizan moldes de escayola, ya que carecen
de la resistencia y estabilidad necesarias a estas temperaturas y presiones.

Las piezas suelen salir con aproximadamente 7% de humedad, por lo que es
fundamental el secado de las mismas previa a la cocción. Mediante este
proceso no Se utiliza una es posible la obtención de piezas de gran tamaño
debido a los alabeos que se producen en la pieza húmeda por acción de la
gravedad. Un ejemplo que utiliza esta técnica es la vajilla.
 Extrusión. Una máquina de extrusión fuerza una masa plástica bastante

rígida a través de una boquilla para formar una barra de sección constante
que puede recortarse en tramos. La arcilla se comprime en el cilindro, por
medio de un pistón. Los tubos, tejas, ladrillos y algunos aislantes eléctricos
se fabrican por extrusión. (véase en imagen 8.)
2.1.5. TRATAMIENTO TÉRMICO
Una pieza cerámica que ha sido conformada hidroplásticamente o por moldeo en

barbotina retiene mucha porosidad, y su resistencia es insuficiente para la mayoría de las
aplicaciones prácticas. Además, puede contener aún algo del líquido (agua, por ejemplo)
añadido para ayudar a la operación de conformado. Este líquido es eliminado en un
proceso de secado; la densidad y la resistencia aumentan como resultado del tratamiento
a alta temperatura o por el proceso de cocción. Las técnicas de secado y cocción son
críticas, ya que una contracción no uniforme durante estas operaciones puede originar
tensiones que introduzcan muchos defectos, como grietas o distorsiones, que hacen que
la pieza se vuelva inútil.
2.1.5.1. SECADO:
Durante el secado, el control de la velocidad de eliminación de agua es

crítico. A medida que un cuerpo cerámico de arcilla se seca, también experimenta
contracción. En las primeras etapas de secado, las partículas de arcilla están
rodeadas por una película muy fina de agua. A medida que el secado progresa y
se elimina agua, la distancia entre partículas disminuye, lo cual se pone de
manifiesto en forma de una contracción. El secado en la parte interna de un cuerpo
se realiza por difusión de moléculas de agua hasta la superficie, donde ocurre la
evaporación. Si la velocidad de evaporación es mayor que la velocidad de
difusión, la superficie se secará, y por lo tanto se encogerá más rápidamente que
en el interior, con una alta probabilidad de formación de los defectos antes

mencionados. La velocidad de evaporación superficial debe ser, como máximo,
igual a la velocidad de difusión del agua, y puede ser controlada mediante la
temperatura, humedad y velocidad del flujo de aire.
 Secado por atomización: Una boquilla atomizadora en la parte superior de

una gran cámara divide la pasta líquida en pequeñísimas gotas que caen a
través de gases calentados, de forma que cuando llegan al fondo de la cámara
lo hacen en forma de pequeñas esferas, a menudo huecas. Dichas esferas son
barridas por un rascador giratorio hacia un transportador. (véase imagen 9)
 Secado de cámara: La cerámica se coloca en una cámara y el ciclo se

completa sin movimiento de la misma. Unos ventiladores de poca velocidad
impulsan el aire a través de serpentines de vapor, que luego llega a las piezas
mediante aletas graduables.
 Secadores continuos: Las piezas de cerámica avanzan sobre carretillas o

bandas transportadoras, dispuestas en línea recta o en capas, y van siendo
sometidas a una secuencia de condiciones definidas
2.1.5.2. COCCIÓN:
La cocción de los productos cerámicos es una de las etapas más

importantes del proceso de fabricación, ya que de ella dependen gran parte de las
características del producto cerámico: resistencia mecánica, estabilidad
dimensional, resistencia a los agentes químicos, facilidad de limpieza, resistencia
al fuego, etcétera. Las variables fundamentales a considerar en la etapa de cocción
son el ciclo térmico (temperatura-tiempo), y la atmósfera del horno, que deben
adaptarse a cada composición y tecnología de fabricación, dependiendo del
producto cerámico que se desee obtener.
 Cocción rápida: La cocción rápida de las baldosas cerámicas, actualmente

predominante, se realiza en hornos mono estrato de rodillos, los que han
permitido reducir extraordinariamente la duración de los ciclos de cocción
hasta tiempos inferiores a los 40 minutos, debido a la mejora de los
coeficientes de transmisión de calor de las piezas, y a la uniformidad y
flexibilidad de los mismos. En los hornos mono estrato, las piezas se mueven
por encima de los rodillos, y el calor necesario para su cocción es aportado
por quemadores gas natural-aire, situados en las paredes del horno. Los
mecanismos principales de transmisión de calor presentes durante este
proceso son la convección y la radiación.
La temperatura en los hornos y el tipo de estos es variable en función del

producto:
-Azulejos y tejería: 900 – 1000 °C
-Loza y gres cerámico: 1000 – 1300 °C
-Porcelana: 1300 – 1500 °C

CAPÍTULO III APLICACIONES
“Se desempeñan ampliamente en tecnologías relacionadas con la electrónica, el

magnetismo, óptica y energía refractaria”. (Villanueva, 2014)
Los cerámicos estructurales avanzados están diseñados para optimizar las propiedades
mecánicas a temperaturas elevadas. A fin de alcanzar estas propiedades, se requiere, en
comparación con la cerámica tradicional, un control excepcional de la pureza, del
procesamiento y de la microestructura. Se utilizan técnicas especiales para conformar
estos materiales en productos útiles
3.1. REFRACTORIOS
Los materiales refractarios deben soportar alta temperatura sin corroerse o
debilitarse por el entorno y cuenta además con la capacidad de producir aislamiento
térmico
Los refractarios se dividen en tres grupos, ácido, básico y neutro, con base en
su comportamiento químico
 Refractarios ácidos Los refractarios ácidos comunes incluyen las arcillas de

sílice, de alúmina y refractarios de arcilla Cuando al sílice se le agrega una
pequeña cantidad de alúmina, el refractario contiene un micro constituyente
eutéctico con punto de fusión muy bajo y no es adecuado para aplicaciones
refractarias por encima de los 1600°C, temperatura que frecuentemente se
requiere para fabricar aceros.
Sin embargo, cuando se le agregan mayores cantidades de alúmina, la
microestructura adquiere una alta temperatura de fusión. Estos refractarios de
arcilla por lo general son relativamente débiles, pero poco costosos.
 Refractarios básicos Varios refractarios se basan en el MgO (magnesia). El MgO
puro tiene un punto de fusión alto, buena refractariedad y buena resistencia al
ataque por los entornos que a menudo se encuentran en los procesos de fabricación
de acero. Los refractarios básicos son más costosos que los refractarios ácidos.
 Refractarios neutros Estos refractarios pueden ser utilizados para separar
refractarios ácidos de los básicos, impidiendo que una ataque al otro.
 Refractarios especiales El carbono, o grafito, es utilizado en muchas
aplicaciones refractarias, particularmente cuando no hay oxígeno fácilmente
disponible. Otros materiales refractarios incluyen diversidad de nitruros, carburos
y boruros. La mayor parte de los carburos, el TiC y el ZrC no resisten bien la
oxidación y sus aplicaciones a alta temperatura son más adecuadas para
situaciones de reducción. Sin embargo, el carburo de silicio es una excepción;
cuando se oxida el SiC a alta temperatura, se forma en la superficie una capa
delgada de Si02, protegiéndolos contra oxidación adicional hasta
aproximadamente los 1500°C. Los nitruros y los boruros también tienen
temperaturas de fusión altas y son menos susceptibles a la oxidación. Algunos de
los óxidos y los nitruros son candidatos para uso en turborreactores.
3.2. CEMENTOS
Además de su uso en la producción de materiales para la construcción, en aparatos
domésticos, en materiales estructurales y refractarios, los materiales cerámicos
encuentran toda una infinidad de aplicaciones, incluyendo las siguientes.
En un proceso conocido como cementación, las materias primas cerámicas se unen
utilizando un aglutinante que no requiere horneado o sinterizado. Una
reacción química convierte una resina líquida en un sólido que une las partículas.
Se clasifican como cementos inorgánicos a varios materiales cerámicos
familiares: Cemento, yeso y caliza, los cuales al mezclares con agua forman una pasta
que al fraguar endurecen
3.3. ABRASIVOS
Son utilizados para desgastar, desbastar o cortar a otros materiales, los cuales son
necesariamente más blandos. Por consiguiente, la principal característica de este grupo de
materiales es su dureza o resistencia al desgaste y alto grado de tenacidad para que las
partículas abrasivas no se fracturen fácilmente.
Las cerámicas abrasivas más comunes son el carburo de silicio, el carburo de tungsteno,
el óxido de aluminio y la arena de sílice.
3.4. OPTICAS
La facilidad de procesado junto con su inigualable resistencia en medios
corrosivos y de alta temperatura, hacen de las cerámicas buenos candidatos para ser
utilizado en las aplicaciones ópticas. Sin embargo, las propiedades ópticas de un material,
dependen muy fuertemente de su microestructura. Por ello la fabricación de cerámicas
con microestructuras ordenadas, cerámicas transparentes y con eficientes propiedades
ópticas requiere más que nunca, conocer profundamente las condiciones de procesado y
de su influencia en la microestructura.
3.5. ODONTOLOGÍA
Las cerámicas en odontología se vienen utilizando desde hace años. Hoy en día
podemos encontrar una amplia gama de tipos de cerámica ofrecidas por los diferentes
fabricantes, así como de tipos de sistemas cerámicos para diversos usos.
Una de las características de las que hablamos principalmente son, la dureza y la

resistencia a la flexión, siendo las cerámicas de óxidos las más resistentes.
Desde el punto de vista de la translucidez, las feldespáticas y los vidrios son las que
presentan la característica estética más parecida al diente, permitiendo que los técnicos
de laboratorio puedan jugar con diferentes colores y opacidades para poder imitar al
diente. Es decir, que a mayor dureza y resistencia, más opaca y menos estética es una
cerámica
3.6. INGENIERÍA AERONÁUTICA:

En la tecnología espacial se utilizan unos materiales cerámicos
llamados cermets para fabricar la parte delantera de los cohetes, las placas resistentes al
calor de los transbordadores espaciales y otros muchos componentes. Los cermets son
aleaciones de alta resistencia al calor que se obtienen mediante mezcla, prensado y
cocción de óxidos y carburos con metales en polvo. (Alma, 2011)
CONCLUSION
Se puede decirse entonces que los materiales cerámicos son aquellos materiales
químicamente definidos como inorgánicos y no metálicos, sin embargo, esta definición
engloba a las rocas y a muchos minerales que se encuentran en la naturaleza que no son
considerados como cerámicos.
Su uso inicial fue, fundamentalmente, como recipiente para alimentos; más

adelante se utilizó para hacer figuras supuestamente de carácter mágico, religioso o
funerario. También se empleó como material de construcción en forma de ladrillo, teja,
baldosa o azulejo, tanto para paramentos como para pavimentos
Estos materiales han sido de suma importancia para el desarrollo de la

civilización; existen una gran cantidad de materiales cerámicos que son usados en el día
a día, por poseer importantes propiedades eléctricas y térmicas con importantes
aplicaciones en la industria. En general, la mayoría de los materiales cerámicos son
típicamente duros y quebradizos con poca resistencia a los impactos y a la ductilidad.
Por lo tanto podemos concluir que la ciencia y la tecnología tienen un avance

exorbitante para mejoramiento de nuestra calidad de vida, ya que se usan materiales que
no sólo se aplica a las industrias de silicatos, sino también a artículos y recubrimientos
aglutinados por medio del calor, con suficiente temperatura como para dar lugar al
sinterizado. Este campo se está ampliando nuevamente incluyendo en él a cementos y
esmaltes sobre metal.
La técnica del vidriado le proporcionó gran atractivo, se utilizó también para la

escultura. Actualmente también se emplea: como aislante eléctrico y térmico en hornos,
motores, en blindaje, en odontología.
BIBLIOGRAFÍA
Alma. (10 de febrero de 2011). paperblog. Obtenido de

https://es.paperblog.com/ceramica-en-la-ingenieria-aeronautica-419860/
Jacomino, J. L. (s.f.). monografias.com. Obtenido de
https://www.monografias.com/trabajos81/introduccion-materiales-
ceramicos/introduccion-materiales-ceramicos2.shtml#estructura
Madrid, P. (s.f.). Propdental Madrid. Obtenido de https://www.propdental.es/carillas-
de-porcelana/tipos-de-ceramicas/
Martínez Rus, F., Pradíes Ramiro, G., Suárez García, M. J., & Rivera Gómez, B.
(2007). Ceramicas dentales. RCOE. Obtenido de
http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1138-
123X2007000300003
Paralieu, G. (26 de marzo de 2014). monografias.com. Obtenido de
https://www.monografias.com/trabajos-pdf5/materiales-ceramicos/materiales-
ceramicos.shtml
Payano, L. M. (30 de noviembre de 2011). SlideShare. Obtenido de
https://es.slideshare.net/LuisannyMartinezPayano/materiales-ceramicos-
10399398
Salazar, L. (22 de mayo de 2014). Obtenido de
https://es.scribd.com/document/225651710/Usos-y-Aplicaciones-de-Ceramicas
Tecnocarmen22. (s.f.). googledoc. Obtenido de
https://sites.google.com/site/tecnocarmen22/materiales-ceramicos-1/procesos-
de-obtencion-de-los-materiales-ceramicos
Villanueva, R. (2014). Google docs. Obtenido de
https://sites.google.com/site/rodrigoisla14/home/materiales-ceramicos/4-
aplicaciones-de-los-materiales-ceramicos
Wikipedia. (s.f.). Obtenido de https://es.wikipedia.org/wiki/Material_cer%C3%A1mico
DÍAZ-RUBIO, F.G., CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE MATERIALES

CERÁMICOS AVANZADOS A ALTAS VELOCIDADES DE DEFORMACIÓN,
en escuela técnica superior de ingenieros aeronáuticos.
1999, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID.
ANEXOS
IMAGEN 1. Clasificación de los ladrillos según su masa.
IMAGEN 2. Estructura perovskita.

IMAGEN 3. Estructura del corindón.
IMAGEN 4. Estructura de espinela.
IMAGEN 5. Estructura de grafito.

IMAGEN 6. Estructura vítrea.
IMAGEN 7. Pasos para la fabricación de materiales cerámicos.

IMAGEN 8. Moldeo en seco.
IMAGEN 9. Moldeo en húmedo: por extrusión.
IMAGEN 10. Secado por atomización.

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MATERIALES CERAMICOS 1

“AÑO DE DIALOGO Y LA RECONCILICACIÓN

MATERIALES CERAMICOS, PROCESOS DE OBTENCIÓN Y

 HERNANDEZ LOPEZ, DAVID

o EVELYN MANRIQUE JACINTO

Cuando hablamos de materiales cerámicos, nos referimos a aquellos compuestos

El término “cerámica” proviene de la palabra griega “keramikos”, que significa

CAPITULO I MATERIALES CERAMICOS

Por lo tanto se entiende por materiales cerámicos al producto de diversas materias

1.2 PROPIEDADES GENERALES EN LOS CERÁMICOS

 Tienen un coeficiente de dilatación bajo.

1.3.1.1 Materiales cerámicos porosos o gruesos.

 Arcilla cocida: Es de la más abundante, de color rojiza debido a la presencia

Con ella se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc.

 Loza italiana: Se fabrica con arcilla entre amarilla-rojiza mezclada con

 Loza inglesa: Fabricada de arcilla arenosa a la cual se le ha eliminado el

La cocción se realiza en dos fases:

2. Se introduce de nuevo en el horno a la misma temperatura

Se fabrican a partir de arcillas mezcladas con óxidos de aluminio, torio,

1.3.1.2 Materiales cerámicos impermeables o finos:

Los más importantes son:

 Gres cerámico común

Obtenido a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos

 Gres cerámico fino

Obtenido a partir de arcillas conteniendo óxidos metálicos a las que se le

1.3.2 Según su estructura

 Estructura perovskita (CaTiO3). Ejemplo: BaTiO3, en la cual los iones de

 Estructura del corindón (Al2O3). Es similar a una estructura hexagonal

 Estructura de espinela (MgAl2O4). Donde los iones oxigeno forman un

 Estructura de grafito. Tiene una estructura hexagonal compacta.

 El valor de la carga eléctrica de los iones componentes.

 Los tamaños relativos de los cationes y aniones.

Se obtienen también a partir del sílice pero, en este caso, el proceso de

1.3.3 Materiales cerámicos especiales

En la elaboración de estos híbridos se emplean dos técnicas:

 El sintetizado, es la técnica en la que se compactan los polvos metálicos.

En esta categoría entran los llamados cerámicos de matriz compuesta

– Carburos: Como los de tungsteno, de titanio, de silicio, de cromo, de boro o

– Nitruros: Como el de silicio, de titanio, el oxinitruro cerámico o el sialon.

– Óxidos cerámicos: Como la alúmina y la zirconia.

– Electrocerámica: Son materiales cerámicos con propiedades eléctricas o

CAPITULO II PROCESOS DE OBTENCIÓN

2.1.1. EXTRACCIÓN DE MATERIA PRIMA

2.1.2. PREPARACIÓN DE LA PASTA

-Depuración: Es indispensable que la pasta no tenga guijarros, módulos de cal,

-Estado de división: Reducción de pequeños fragmentos.

-Homogeneidad de la pasta: Las distintas clases de arcillas y desengrasantes han

-La cantidad de agua: Será la elegida según el método de moldeo empleado.

-Meteorización: Consiste en someter a las arcillas a la acción de los elementos

-Maduración: Consiste en un reposo. Se realiza en naves y tiene por objeto la

-Podrido: Consiste en conservar la pasta en naves frías, sin circulación de aire

-Levigación: Colocación en balsas de las arcillas donde se deslíen en agua para

-Tamizado: Aumenta el valor cerámico. Se eliminan partículas sueltas e

-Preparación mecánica: Maquinas que hacen la preparación de la pasta con

2.1.3. MEZCLADO Y AMASADO

-Mezcladoras – amasadoras, amasadoras de doble eje, raspadores, molino de

En general se emplean dos tipos de prensa, la hidráulica y la mecánica. Es

Este método se usa con frecuencia para fabricar materiales refractarios,